化学変化と原子・分子の問題
プロパン は、家庭用のガスボンベなどに使われている気体である。プロパンが酸素 と結びついて完全に燃焼すると、二酸化炭素 と水 だけができる。この化学変化を表す化学反応式を
と書く。係数 , , , を、化学反応式として正しくなるような最も簡単な正の整数にしたとき、 の値を求めなさい。
この問題で使うもの
- 化学反応式の係数（説明と入口の問題）
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
化学変化の前後で、原子の種類と数は変わらないことを使います。まず、いちばん複雑な物質 の係数を 1 として考えてみましょう。
ヒント 2
C 原子は右辺では だけに、H 原子は右辺では だけにふくまれます。これを使って と を先に決め、最後に O 原子の数から を決めます。
ヒント 3
とすると、C の数から 、H の数から で となります。右辺の O 原子の数を数えて、 の係数 を求めましょう。
答えと解説
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解説を読む
化学変化の前後では、原子の組み合わせは変わりますが、原子の種類と数は変わりません。そこで、反応式の左辺と右辺で、それぞれの原子の数が等しくなるように係数を決めます。
まず、プロパン の係数を として考えます。
炭素原子 C：左辺の 1 個には C が 3 個あります。右辺で C をふくむのは だけで、1 個に C が 1 個なので、 です。
水素原子 H：左辺の 1 個には H が 8 個あります。右辺で H をふくむのは だけで、1 個に H が 2 個なので、 より です。
酸素原子 O：右辺の O の数は、 3 個で 個、 4 個で 個、合わせて 個です。左辺で O をふくむのは だけで、1 個に O が 2 個なので、 より です。
よって、化学反応式は
となります。係数 はこれ以上簡単な整数の比にできないので、これが最も簡単な整数です。
確認：左辺は C が 3 個、H が 8 個、O が 個。右辺は C が 3 個、H が 個、O が 個で、等しくなっています。
したがって、
別解
プロパンの完全燃焼の化学反応式は である。
係数のきめ方： とおく。
- 炭素原子（C）：左辺は 個なので、右辺も 。
- 水素原子（H）：左辺は 個なので、右辺は より 。
- 酸素原子（O）：右辺は 個なので、左辺は より 。
係数は で、最も簡単な整数の比になっている。
検算：左辺は C が 3 個、H が 8 個、O が 10 個。右辺は C が 3 個、H が 個、O が 個。原子の数が等しいので正しい。
よって である。